NO175229B - - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å frembringe og lokalisere et tilsynelatende opprinnelsessted for en valgt lyd fra et elektrisk signal som tilsvarer den valgte lyd i en forutbestemt lokalisert posisjon hvor som helst innenfor et tredimensjonalt rom som inneholder en lytter ved å skille det elektriske signalet i respektive første og andre kanals signaler, å utføre fase- og amplitudeendring på et av nevnte første eller andre kanals signaler, og å tilføre nevnte første og andre kanals signaler til to lydtransdusere, samt et system for å kondisjonere et elektrisk signal for å frembringe og lokalisere en lydfølelsesmessig illusjon av et tilsynelatende opprinnelsessted for minst en valgt lyd fra det elektriske signal som tilsvarer den valgte lyd ved en forutbestemt og lokalisert posisjon som befinner segjinnenfor et tredimensjonalt rom som inneholder en lytter og ved å skille det elektriske signalet i respektive første og andre kanals signaler, å utføre fase- og amplitudeendring på et av nevnte første og andre kanals signaler, og å mate nevnte første og andre kanals signaler til to lydtransdusere. Ved slik behandling av et audiosignal tilsiktes at de resulterende lyder vil synes for lytteren å komme fra et sted som er et annet enn det faktiske stedet for høyttalerne.

Mennesker som lytter er lett i stand til å bedømme retningen og avstanden til en lydkilde. Når flere lydkilder fordeles i rom rundt lytteren, kan posisjonen for hver oppfattes uavhengig og samtidig. Til tross for vesentlig og vedvarende forskning i mange år, har ingen tilfredsstillende teori ennå blitt utviklet for å ta i betraktning samtlige av de opp-fattelsesevner som er tilstede hos gjennomsnittslytteren.

En prosess som måler trykket eller hastigheten av en lydbølge på et enkelt punkt, og gjengir den lyden effektivt ved et enkelt punkt, vil bevare forståeligheten av tale og meget av musikkens identitet. Ikke desto mindre fjerner et slikt system all den informasjon som behøves for å lokalisere lyden i rommet. Således blir et orkester som gjengis av et slikt system oppfattet som om alle instrumenter spilte på det ene gjengivelsespunktet.

Anstrengelser blir derfor rettet mot å bevare de direktive anvendinger som befinner seg naturlig i lydene under sending eller opptak og gjengivelse. I US-patent 2 093 540 er vesentlige detaljer for et slikt to-kanals system gitt. Den kunstige understreking av forskjellen mellom stereokanalene som et middel for å utvide stereobildet, hvilket er basis for mange nåværende stereolydforbedringsteknikker, er beskrevet i detalj.

Visse kjente stereoforbedringssystemer baserer seg på krysskopling av stereokanaler på den ene eller annen måte, for å understreke de eksisterende anvisninger hva angår romlig sted som befinner seg i et stereoopptak. Krysskopling og dens motpart krysstalekansellering baserer seg begge på geometrien for høyttalerne og lytteområdet og må således individuelt justeres for hvert tilfelle.

Det er klart at forsøkte raffinementer i stereosystemet ikke har frembragt stor forbedring i de systemer som nå er i utstrakt bruk for underholdning. Virkelige lyttere liker å sitte komfortabelt, bevege eller dreie på sine hoder, og å anbringe sine høyttalere til å passe anvendeligheten av rommets utforming og til å passe inn med annet møblement.

Av kjent teknikk skal nevnes US-patent 4152542 som vedrører en fire-kanals lydsystem, som er generelt kjent som kvadra-fonisk system, der det genereres en syntetisk, supplerende kanal fra de opprinnelige kodede transmisjonskanaler, hvilke involverer to opprinnelige kanaler. De syntetiske, supplerende kanaler har forutbestemt amplitude- og fasefor-hold som angir kilderetninger i forhold til de opprinnelig kodede transmisjonskanaler. De opprinnelige kanaler og de syntetiske kanaler dekodes til å danne et flertall av signaler. Dekodingen av de opprinnelige transmisjonskanaler og de syntetiske kanaler resulterer i et første sett av mer enn to høyttaler-presentasjonssignaler på forskjellige steder og et andre sett av presentasjonssignaler for å representere andre lyttings-rom retningsvinkler. De to sett av presentasjonssignaler blir så kombinert ved å addere signaler i det første settet med signaler i det andre settet for å tilveiebringe den passende flerhet av utgangssignaler. Således vil signalene fra de forskjellige kanaler bli blandet til å gi det resulterende signal.

US-patent 4308424 vedrører et pseudo-stereosystem i hvilket et monauralt signal splittes og en kanal betjenes ved hjelp av en faseforsinkelse og amplitudeformingskrets. Den andre kanalen får volumet redusert slik at de to resulterende signaler ikke er ubehagelig høye. Amplituden justeres slik at den økes på de nedre frekvenser i forhold til et midtpunkt i systemets frekvensrespons og amplituden blir relativt redusert, ettersom frekvensene blir høyere og ettersom faseforskyvningen som påføres signalene beveger seg mot 180°. Faseforskyvning og amplitudestyring tilveiebringes av en resonansfilterløsning, der faseforskyvningen vil være kontinuerlig.

Den europeiske patentsøknadspublikasjon 142213 vedrører et system for å generere pseudo-stereosignaler og omhandler å motta et monauralt signal og mate dette til et antall av forsinkelseslinjer som har minst to tappede utganger på forskjellige steder langs disse. En slik utmatning fra hver forsinkelseslinje mates tilbake til inngangen gjennom en attenuator eller et filter for å tilveiebringe etterklang, samt fungere som et kamfilter. De forskjellige tappede utganger blir så kombinert i to adderere for å resultere i et pseudo venstre og høyre stereosignal. I alle tilfeller blir de tappede utmatninger fra forsinkelseslinjene matet til to forskjellige adderere, slik at hver forsinkelseslinje har en del av sin kanal matet til den andre kanalen.

Således er det et formål ved den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system for å behandle et audiosignal slik at når det gjengis over to audiotransdusere kan det tilsynelatende stedet for lydkilden på passende måte styres, slik at det synes for lytterne som om stedet for lydkilden er atskilt fra stedet for transduserne eller høyttalerne.

Den foreliggende oppfinnelse er basert på den oppdagelse at monaural audiogjengivelsen under anvendelse av to uavhengige kanaler og to høyttalere kan frembringe meget lokaliserte bilder med stor klarhet i forskjellige posisjoner. Observa-sjon av dette fenomen fra oppfinnernes side, under spesiali-serte forhold i et opptaksstudio, førte til systematiske undersøkelser av forholdet som kreves for å frembringe denne audioillusjon. Noen års arbeid har frembragt en vesentlig forståelse av effekten, og evnen til å gjengi den konsekvent og etter ønske.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse blir en lydillusjon frembragt ved den innledningsvis nevnte fremgangsmåte, hvilken kjennetegnes ved trinnene: å koble nevnte første og andre kanals signaler til respektive lydprosessorer for å endre amplituden og forskyve fasen for begge av nevnte første og andre kanals signaler for suksessive diskrete frekvensbånd over audiospektrumet, med hver suksessive faseforskyvning forskjellig fra den foregående faseforskyvning i forhold til null grader, hvorved frembringes første og andre kanals modifiserte signaler for å skape et fasedifferensial og et amplitudedifferensial mellom de to kanalers modifiserte signaler, og å opprettholde den første kanalens signal separat og vekk fra den andre kanalens signal etter trinnet med endring av amplituden og forskyvning av fasen.

Således kan en lydkilde anbringes hvor som helst i det tredimensjonale rom som omgir lytteren, uten begrensninger pålagt av høyttalerposisjoner. Flere lydbilder, fra uavhengige kilder og i uavhengige posisjoner, uten kjent grense hva angår deres antall, kan gjengis samtidig under anvendelse av de samme to kanaler. Gjengivelse krever ikke mer enn to uavhengige kanaler og to høyttalere, og separasjonsavstand eller rotasjon av høyttalerne kan varieres innenfor vide grenser uten å ødelegge illusjonen. Rotasjon av lytterens hode i et hvilket som helst plan, f.eks. for å "se på" bildet, forstyrrer ikke bildet.

Behandlingen av audiosignaler i henhold til den foreliggende oppfinnelse, skjer således ved behandling av et enkeltkanals audiosignal til å frembringe et to-kanals signal, der differensialfasen og amplituden mellom de to signalene justeres på en frekvensavhengig basis over hele lydspekteret. Denne behandling utføres ved å dele det monaurale inngangssignalet i to signaler og så føre et eller begge av slike signaler gjennom en overføringsfunksjon hvis amplitude og fase er, generelt, ikke-jevne funksjoner av frekvens. Overføringsfunksjonen kan involvere en signalinversjon og frekvensavhengig forsinkelse. Overføringsfunksjonene som anvendes kan ikke utledes fra noen i øyeblikket kjent teori, og de må derfor kjennetegnes ved hjelp av empiriske midler. Ever behandlingsoverføringsfunksjon plasserer et bilde i en enkel posisjon som bestemmes av overføringsfunksjonens karakteristika. Således blir lydkildeposisjonen entydig bestemt av transmisjonsfunksjonen.

For en gitt posisjon kan der eksistere et antall forskjellige overfør ingsfunksj oner, hvor hver av disse vil være tilstrekkelig til å anbringe bildet generelt på den angitte posisjonen.

Dersom et bevegelig bilde behøves, kan det frembringes ved jevnt å endre fra en overføringsfunksjon til en annen i rekkefølge. Således trenger en passende fleksibel realisering av prosessen ikke å være begrenset til produksjonen av statiske bilder.

Audiosignaler som behandles i henhold til den foreliggende oppfinnelse kan gjengis direkte etter behandling, eller kan registreres ved hjelp av vanlige stereoopptaksteknikker på forskjellige media, slik som optisk plate, magnetisk bånd, grammofonplate eller optisk lydspor, eller sendes ved hjelp av en hvilken som helst vanlig stereotransmisjonsteknikk slik som radio eller kabel, uten skadelige effekter på lydbildet som tilveiebringes ved oppfinnelsen.

Bildedanningsprosessen ifølge den foreliggende oppfinnelse kan også anvendes rekursivt. Dersom eksempelvis hver kanal i et vanlig stereosignal behandles som et monofont signal, og kanalene bildedannes til to forskjellige posisjoner i lytterens rom, vil et fullstendig vanlig stereobilde langs linjen som sammenføyer posisjonene for bildene i kanalene bli oppfattet. I tillegg, ved det tidspunkt som stereoopptaket eller platen opptas på et multisporbånd, som har eksempelvis 24 kanaler, kan hver kanal mates gjennom en overførings-funksjonsprosessor slik at opptaksingeniøren kan plassere de forskjellige instrumenter og stemmer etter ønske for å skape en spesiell lydscene. Resultatet av dette er fortsatt to-kanals audiosignaler som kan avspilles på vanlig gjen-givelsesutstyr, men som vil inneholde den oppfinneriske lydbildedanningsevnen.

Det innledningsvis nevnte system kjennetegnes, ifølge oppfinnelsen ved at nevnte første og andre kanals signaler er tilkoblet respektive første og andre kanals lydprosessorkretser hver for å endre amplituden og forskyve fasen for det respektive elektriske signal i suksessive, diskrete frekvensbånd over audiospektrumet, med hver suksessive faseforskyvning forskjellig fra den foregående faseforskyvning i forhold til null grader, hvorved frembringes første og andre kanals modifiserte signaler for å skape et fasedifferensial og et amplitudedifferensial mellom de to kanalers modifiserte signaler, og at utmatninger fra nevnte behandlingskretser opprettholdes adskilte og er tilkoblet de to transduserne.

Ifølge ytterligere utførelsesform av systemet kan det dessuten innbefatte et lagringssystem som er koblet til behandlingskretsen for å lagre nevnte modifiserte signaler i et medium som er i stand til å regenerere nevnte lagrede signaler ved et påfølgende valgt tidspunkt.

Videre kan det være fordelaktig å la de diskrete frekvensbånd være 40 Hz brede.

Disse og ytterligere utførelsesformer av fremgangsmåten og systemet, ifølge oppfinnelsen vil fremgå av patentkravene, samt av den etterfølgende beskrivelse og de dertil hørende tegninger.

Oppfinnelsen skal nå nærmere forklares under henvisning til de vedlagte tegninger. Fig. 1 er en planriss fremstilling over en lyttende geometri for å definere parametre av bildestedet.

Fig. 2 er et sideriss som tilsvarer fig. 1.

Fig. 3 er en planriss gjengivelse av en lyttingsgeometri for å definere parametre for lytterstedet.

Fig. 4 er et vertikalriss som tilsvarer fig. 1.

Fig. 5a-5k er planriss for respektive lyttingssituasjoner med tilsvarende variasjoner i høyttalerplassering, og fig. 5m er en tabell over kritiske dimensjoner for tre lytterom. Fig. 6 er et planriss over et bildeoverføringseksperiment utført i to isolerte rom. Fig. 7 er et prosessblokkskjerna som relaterer den foreliggende oppfinnelse til den kjente teknikks praksis. Fig. 8 er et skjema i blokkdiagramform av et lydbilde-danningssystem ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse. Fig. 9 er en bildemessig fremstilling over en operatør-arbeidsstasjon i henhold til en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse. Fig. 10 viser en datamaskin-grafikk perspektivisk fremvisning som anvendes for styring av den foreliggende oppfinnelse. Fig. 11 viser en datamaskin-grafikkfremvisning av tre ortogonale riss som anvendes for å styre den foreliggende oppf innelse. Fig. 12 er en skjematisk fremstilling over dannelsen av virtuelle lydkilder ved hjelp av den foreliggende oppfinnelse, som viser et planriss over tre isolerte rom. Fig. 13 er et blokkskjema over utstyr for å demonstrere den foreliggende oppfinnelse. Fig. 14 er et bølgeformdiagram over et testsignal plottet som spenning mot tid. Fig. 15 angir i tabellform data som representerer en over-føringsfunksjon ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse. Fig. 16 er et blokkskjema over et lydbildelokaliseringssystem ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse. Fig. 17A og 17B er grafiske fremstillinger over typiske overføringsfunksjoner som anvendes i lydprosessoren ifølge fig. 16. Fig. 18A-18C er blokkskjemaer over en krets som omfatter den foreliggende oppfinnelse. Fig. 19 er et blokkskjema over ytterligere kretser som dessuten omfatter den foreliggende oppfinnelse. Fig. 1 er et planriss over en stereolyttingssituasjon, som viser venstre og høyre høyttalere, henholdsvis 101 og 102, en lytter 103 og en lydbildeposisjon 104 som er tilsynelatende for lytteren 103. Kun for definisjonsformål er lytteren vist plassert på en linje 105 som er perpendikulær på en linje 106 som sammenføyer høyttalerne 101 og 102, og er opptrukket ved midtpunktet av linjen 106. Denne lytterposisjon vil bli referert til som referanselytterposisjonen, men med denne oppfinnelse er lytteren ikke begrenset til denne posisjonen.

Fra referanselytterposisjonen blir en bildeasimutvinkel (a) målt mot urviserretningen fra linje 105 til en linje 107 mellom lytteren 103 og bildeposisjonen 104. På tilsvarende måte blir en helningsavstand (r) definert som distansen fra lytteren 103 til bildeposisjonen 104. Denne avstand er den sanne avstand målt i tredimensjonalt rom, ikke den projiserte avstand som målt på planriss eller annet ortogonalriss.

I den foreliggende oppfinnelse oppstår muligheten for bilder som er vesentlig ute av høyttalernes plan. Følgelig defineres i fig. 2 en høydevinkel (b) for bildet. En lytterposisjon 201 tilsvarer posisjonen 103 og en bildeposisjon 202 tilsvarer bildeposisjon 104 i fig. 1. Bildehøydevinkelen (b) måles oppad fra en horisontal linje 203 gjennom lytterens 103 hode til en linje 204 som sammenføyer lytterens hode med bildeposisjonen 202. Det bør bemerkes at høyttalerne 101, 102 ikke nødvendigvis ligger på linje 203.

Idet der er blitt definert bildeposisjonsparametrene med hensyn til en referanselyttekonfigurasjon, foreslås det å definere parametre for mulige variasjoner i lytterkonfigura-sjonen. Idet der vises til fig. 3, tilsvarer høyttalerne 301 og 302 og linjer 304 og 305 respektivt henvisningene 101, 102, 106 og 105 i fig. 1. En høyttaleravstand (s) måles langs linje 304, og en lytterdistanse (d) måles langs linje 305. I tilfellet at en lytter er anbrakt parallelt med linje 304 langs linje 306 til posisjon 307, defineres en sideveis forskyvning (e) målt langs linje 306. For hver høyttaler 301 og 302 defineres respektive asimutvinkler (p) og (q) som målt mot urviserretningen fra en linje gjennom høyttalerne 301 og 302 og perpendikulært på en linje som sammenføyer disse, i en retning mot lytteren. Tilsvarende for lytteren defineres en asimutvinkel (m) mot urviserretningen fra linje 305 i den retning som lytteren ser.

I fig. 4 måles en høyttalerhøyde (h) opp fra horisontallinjen 401 gjennom hodet på lytteren 303 til den vertikale senter-linje for høyttaler 301, 302.

Parametrene som er definert tillater mer enn en beskrivelse av en gitt geometri. Eksempelvis kan en bildeposisjon beskrives som (180,0,x) eller (0,180,x) med fullstendig ekvivalens.

I vanlig stereogjengivelse er bildet begrenset til å ligge langs linje 106 i fig. 1, mens bildet som frembringes av den foreliggende oppfinnelse kan anbringes fritt i rom: asimutvinkel (a) kan strekke seg fra 0-360 grader, og avstand (r) er ikke begrenset til distanser som svarer til (s) eller (d). Et bilde kan dannes meget nær lytteren, en liten brøkdel av (d), eller fjerntliggende på en avstand som er flere ganger (d), og kan samtidig være på hvilken som helst asimutvinkel (a) uten henvisning til asimutvinkelen som er motstående høyttalerne. I tillegg er den foreliggende oppfinnelse i stand til bildeplassering på en hvilken som helst høydevinkel (b). Lytterdistanse (d) kan variere fra 0,5 m til 30 m eller forbi dette, med bildet tilsynelatende statisk i rom under variasj onen.

God bildedannelse er blitt oppnådd med høyttaleravstander fra 0,2 m til 8 m, under anvendelse av de samme signaler til å drive høyttalerne fra alle innbyrdes avstander. Asimutvinkler på høyttalerne (p) og (q) kan varieres uavhengig over et bredt område uten noen virkning på bildet.

Det er kjennetegnende for denne oppfinnelse at moderate endringer i høyttalerhøyde (h) ikke påvirker bildehøyde-vinkelen (b) som oppfattes av lytteren. Dette gjelder både for positive og negative verdier av (h), dvs. høyttaler-plassering over eller under lytterens hodehøyde.

Ettersom bildet som dannes er uhyre realistisk, er det naturlig for lytteren å vende seg for å "se på", dvs. å vende seg direkte mot bildet. Bildet forblir stabilt når dette gjøres; lytterasimutvinkel (m) har ingen oppfattbar virkning på den romlige posisjonen av bildet, for minst et området av vinkler (m) fra +120 til -120 grader. Så sterkt er inntrykket av en lokalisert lydkilde at lyttere ikke har noen vanskelig-het med å "se på" eller peke mot bildet. En gruppe av lyttere vil angi den samme bildeposisjon.

Fig. 5a-5k viser et sett av ti lyttegeometrier i hvilke bildestabilitet er blitt testet. I fig. 5a er et planriss over en lyttegeometri vist. Venstre og høyre høyttalere, henholdsvis 501 og 502, reproduserer lyd for lytter 503, som frembringer et lydbilde 504. Delfigurer 5a til og med 5k viser variasjoner i høyttalerorientering, og er generelt lik delfigur 5a.

Alle ti geometrier ble testet i tre forskjellige lytterom med forskjellige verdier av høyttaleravstand (s) og lytteravstand (d), slik som angitt i tabellen i fig. 5m. Rom 1 var et lite studiokontrollområde som inneholdt betydelige mengder av utstyr. Rom 2 var et stort opptaksstudio som var nesten fullstendig tomt, og rom 3 var et lite eksperimentrom med lydabsorberende materiale på tre vegger.

For hver test ble lytteren bedt om å gi den oppfattede bildeposisjon for to betingelser, lytterhodevinkel (m) lik null, og hodet dreiet til å vende mot den tilsynelatende bildeposisjon. Hver test ble gjentatt med tre forskjellige lyttere. Således ble bildestabiliteten testet totalt i 180 konfigurasjoner. Hver av disse 180 konfigurasjoner anvendte de samme inngangssignaler til høyttalerne. I hvert tilfelle ble bildeasimutvinkelen (a) oppfattet som -60 grader.

I fig. 6 er et bildeoverføringseksperiment vist i hvilket et lydbilde 601 er dannet av signaler behandlet i henhold til den foreliggende oppfinnelse, med drift av høyttaler 602 og 603 i et første rom 604. Et øvelseshode 605, slik som vist eksempelvis i tysk patent 1 927 401, bærer venstre og høyre mikrofoner 606 og 607 i sine modellører. Elektriske signaler på linjer 608 og 609 fra mikrofoner 606, 607 blir separat forsterket ved hjelp av forsterker 610 og 611, hvilke driver respektiv venstre og høyre høyttaler 612 og 613 i et andre rom 614. En lytter 615 som er plassert i dette andre rom, hvilket er akustisk isolert fra det første rom, vil oppfatte et skarpt sekundærbilde 616 som tilsvarer bildet 601 i det første rommet.

Et eksempel på forholdet av den oppfinneriske lydprosessor overfor kjente systemer er vist i fig. 7, der en eller flere flerspors signalkilder 701, som kan være magnetbåndtilbake-spillingsmaskiner, mater et flertall av monofone signaler 702 som fås fra et flertall av kilder til en studioblandings-konsoll 703. Konsollen kan anvendes til å modifisere signalene, f.eks. ved å endre nivåer og ballansering av frekvens-innhold, på hvilke som helst ønskede måter.

Et flertall av modifiserte monofoniske signaler 704 som frembringes av konsoll 703 er forbundet med inngangene på et bildebehandlingssystem 705 i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Innenfor dette system blir hver inngangskanal tildelt en bildeposisjon, og overføringsfunksjonbehandling anvendes for å frembringe to-kanalssignaler fra hvert enkelt inngangssignal 704. Samtlige av to-kanalssignalene blandes til å frembringe et sluttpar av signaler 706, 707, som så kan bringes tilbake til en blandekonsoll 708. Det vil forstås at to-kanalssignalene som frembringes ved hjelp av denne oppfinnelse ikke er virkelig venstre og høyre stereosignaler, men slik betegnelse gir en lett måte å referere til disse signaler. Når således samtlige av to-kanalssignalene blandes, blir samtlige av de venstre signaler kombinert i ett signal og samtlige av de høyre signaler kombinert i ett signal. I praksis kan konsoll 703 og konsoll 708 være separate sek-sjoner på den samme konsollen. Under anvendelse av konsoll-muligheter, kan de behandlede signaler tilføres drivhøyt-talere 709, 710 for overvåkningsformål. Etter en hvilken som helst ønsket modifikasjon eller nivåsetting, blir hoved-stereosignaler 711 og 712 ført til hovedstereoopptaker 713, som kan være en to-kanals magnetbåndopptaker. Henvisninger som etterfølger henvisning 705 er velkjente innenfor den kjente teknikk.

Lydbildebehandlingssystem 705 er vist i nærmere detalj i fig. 8, hvor inngangssignaler 801 tilsvarer signaler 704 og utgangssignaler 807, 808 tilsvarer henholdsvis signaler 711, 712 i fig. 7. Hvert monaurale inngangssignal 801 mates til en individuell signalprosessor 802.

Disse prosessorer 802 opererer uavhengig, med ingen sam-kopling av audiosignaler. Hver signalprosessor opererer til å frembringe to-kanalssignalene som har differensial fase og amplitude justert på en frekvensavhengig basis. Disse overføringsfunksjoner vil bli forklart i detalj nedenfor. Overføringsfunksjonene, som kan være beskrevet i tidsområdet som virkelige impulsresponser eller ekvivalent i frekvensområdet som komplekse frekvensresponser eller amplitude- og faseresponsere, karakteriserer kun den ønskede bildeposisjonen til hvilken inngangssignalet skal projiseres.

Ett eller flere behandlede signalpar 803 som er frembragt av signalprosessorene tilføres inngangene på stereoblander 804. Visse eller alle av disse kan også tilføres inngangene på et lagringssystem 805. Dette systemet er i stand til å lagre fullstendige behandlede stereoaudiosignaler, og å gjenspille disse samtidig til å fremkomme på utganger 806. Typisk kan dette lagringssystem ha forskjellige antall av inngangs-kanalpar og utgangskanalpar. Et flertall av utganger 806 fra lagringssystemet tilføres ytterligere innganger på stereoblander 804. Stereoblander 804 summerer alle venstre innmatinger til å frembringe venstre utmating 807, og alle høyre innmatinger til å frembringe høyre utmating 808, eventuelt å modifisere amplituden av hver innmating før summering. Intet samvirke eller kopling av venstre og høyre kanaler finner sted i blanderen.

En menneskelig operatør 809 kan styre operasjonen av systemet via operatørgrensesnitt 810 for å spesifisere den ønskede bildeposisjon som skal tildeles hver inngangskanal.

Det kan være særlig fordelaktig å realisere signalprosessor 802 digitalt, slik at ingen begrensning settes på posisjonen, banen, eller bevegelseshastigheten for et bilde. Disse digitale lydprosessorer, som gir den nødvendige differensial-justering av fase og amplitude på en frekvensavhengig basis, vil bli forklart i nærmere detalj nedenfor. I en slik digital realisering er det ikke alltid økonomisk å muliggjøre at signalbehandling skjer i reell tid, selv om slik operasjon er fullstendig mulig. Dersom reelltid-signalbehandling ikke tilveiebringes, vil utganger 803 bli forbundet med lager-system 805, hvilket vil være i stand til sakte registrering og reell tidsgjenspilling. Omvendt, dersom et adekvat antall av reelltids-signalprosessorer 802 tilveiebringes, kan lagringssystem 805 utelates.

I fig. 9 kontrollerer operatør 901 blandekonsoll 902 som er utstyrt med venstre og høyre stereomonitorhøyttalere 903, 904. Selv om stabilitet av det endelige behandlede bildet er god til en høyttaleravstand (s) som lav som 0,2 m, foretrekkes det for blandeoperatøren å være forsynt med høyt-talere som er anbrakt 0,5 m fra hverandre. Med slik avstand blir nøyaktig bildeplassering lettere oppnådd. Et datamaskin-graf ikkfremvisningsmiddel 905, en fleraksestyring 906 og et tastatur 907, er tilveiebrakt sammen med passende beregnings og lagringsutstyr for å støtte disse. Datamaskingrafikk-fremvisningsmiddel 905 kan tilveiebringe en grafisk fremstilling over posisjonen eller banen for bildet i rom som vist, eksempelvis, i fig. 10 og 11. Fig. 10 viser en fremvisning 1001 over en lyttesituasjon der en typisk lytter 1002 og en bildebane 1003 presenteres sammen med en representasjon over en bevegelsebildeskjerm 1004 og perspektivromanvisere 1005, 1006.

Ved bunnen av fremvisningen er der en meny 1007 over enheter som vedrører den bestemte seksjonen av lydspor som betjenes, innbefattende registrering, tidssynkronisering og rediger-ingsinformasjon. Menyenheter kan velges av tastatur 907, eller ved å bevege markør 1008 til enheten, under anvendelse av fleraksestyring 906. Den valgte enhet kan modifiseres ved å anvende tastatur 907, eller vippes under anvendelse av en knapp på fleraksestyringen 906, hvorved det frembringes passende systemaksjon. I særdeleshet tillater en meny-gjenstand 1009 en operatør å forbinde fleraksestyringen 906 ved hjelp av programvare til å styre betraktningspunktet hvorfra perspektivbildet projiseres, eller å styre posisjon-en/banen for det eksisterende lydbildet. En annen menyenhet 1010 tillater valg av en alternativ fremvisning som er vist i fig. 11.

I fremvisningen i fig. 11 blir den virtuelt hel-skjerms perspektiviske presentasjon 1001 som er vist i fig. 10, erstattet av et sett av tre ortogonale riss over den samme situasjon; et toppriss 1101, et frontriss 1102 og et sideriss 1103. For å hjelpe til med fortolkning opptas den gjenværende skjermkvadrant av en redusert og mindre detaljert versjon 1104 av perspektivbildet 1001. Igjen vil en meny 1105, som er i alt vesentlig lik den som er vist ved 1007 og med like funksjoner, oppta bunnen av skjermen. En særlig menyenhet 1106 tillater vipping tilbake til fremvisningen i fig. 10.

I fig. 12 blir lydkilder 12201, 1202 og 1203 i et første rom 1204 detektert av to mikrofoner 1205 og 1206 som genererer henholdsvis høyre og venstre stereosignaler, som opptas under anvendelse av vanlig stereoopptaksutstyr 1207. Dersom tilbakespilt på vanlig stereotilbakespillingsutstyr 1208, som driver henholdsvis høyre og venstre høyttaler 1209, 1210 med signalene stammende fra mikrofoner 1205, 1206, vil vanlige stereobilder 1211, 1212, 1213 som tilsvarer respektive kilder 1201, 1202, 1203 bli oppfattet av en lytter 1214 i et andre rom 1215. Disse bilder vil være ved posisjoner som er projeksjoner på linjen som sammenføyer høyttalerne 1209, 1210 av de sideveis posisjoner for kildene relativt til mikro-fonene 1205, 1206.

Dersom de to par av stereosignaler behandles og kombineres som detaljert ovenfor under anvendelse av lydprosessor 1216, og gjengis ved hjelp av vanlig stereotilbakespillingsutstyr 1217 på høyre og venstre høyttaler 1218, 1219 i et tredje rom 1220, vil skarpe romlige lokaliserte bilder av lydkildene fremtre for lytteren 1226 ved posisjoner som ikke er relatert til de faktiske posisjoner for høyttalerne 1218 og 1219. La oss anta at behandlingen var slik at der skulle dannes et bilde av det opprinnelig høyre kanalsignalet ved posisjonen 1214, og et bilde av det opprinnelig venstre kanalsignalet ved 1225. Hvert av disse bilder oppfører seg som om det var virkelig en høyttaler. Vi kan tenke på hildene som "virtuell høyttaler".

En overføringsfunksjon, der både differensial amplitude og fase av et to-kanalssignal justeres på en frekvensavhengig basis over hele audiobåndet, kreves for å projisere et bilde av et monauralt audiosignal til en gitt funksjon. For generelle anvendelser til å angi hver slik respons, må amplitude- og fasedifferensialet ved intervaller som ikke overskrider 40 Hz angis uavhengig for hver av de to kanalene over hele audiospekteret, for beste bildestabilitet og koherens. For anvendelser som ikke krever høy kvalitet og lydbildeplassering, kan frekvensintervallene utvides. Derfor krever spesifikasjoner av en slik respons ca. 1 000 reelle tall (eller ekvivalent 500 komplekse). Differanser for menneskelig oppfatning av lydromlig sted er noe ubestemt, idet det er basert på subjektiv måling, men i et sant tredimensjonalt rom er mer enn 1 000 distinkte posisjoner oppløsbare ved hjelp av en gjennomsnittslytter. Uttømmende karakterisering av alle responser for alle mulige posisjoner danner derfor et enormt antall av data, omfattende totalt mer enn en million reelle tall, hvis samling er i gang.

Det bør bemerkes at overføringsfunksjonen i lydbehandleren, ifølge denne oppfinnelse, som gir differensialjusteringen mellom to kanaler, oppbygges stykke-for-stykke ved prøve- og feiletesting over audiospekteret for hvert 40 Hz intervall. Dessuten, slik det skal forklares nedenfor, lokaliserer hver overføringsfunksjon i lydprosessoren lyden relativt to atskilte transdusere ved kun ett sted, dvs. en asimut, høyde og dybde.

I praksis trenger man imidlertid ikke å gjengi alle over-føringsfunksjonsresponser uttrykkelig, ettersom speilbilde-symmetri generelt eksisterer mellom nevnte høyre og venstre kanaler. Dersom responsene som modifiserer kanalene ombyttes, blir bildeasimutvinkelen (a) invertert, mens høyden (b) og avstanden (r) forblir uendret.

Det er mulig å demonstrere den oppfinneriske prosess og lydillusjon under anvendelse av vanlig utstyr og ved hjelp av forenklede signaler. Dersom et utbrudd av en sinusbølge på en kjent frekvens styres jevnt på og av ved relativt lange intervaller, blir et meget smalt bånd av frekvensområdet opptatt av det resulterende signal. Dette signal vil sample den ønskede respons på en enkelt frekvens. Derfor vil de ønskede responser, dvs. overføringsfunksjonene, bli redusert til enkel styring av differensial amplitude og fase (eller forsinkelse) mellom venstre og høyre kanaler på en frekvensavhengig basis. Således vil det forstås at overførings-funksjonen for en bestemt lydplassering kan oppbygges empirisk ved å foreta differensiale fase- og amplitude-justeringer for hvert valgte frekvensintervall over audiospekteret. Ved hjelp av Fourier's teorem kan et hvilket som helst signal representeres som summen av en serie av sinus-bølger, slik at signalet som anvendes er fullstendig generelt .

Et eksempel på et system for å demonstrere den foreliggende oppfinnelse er vist i fig. 13, hvor en audiosyntetisator 1302, en Hewlett-Packard Multifunction Synthesizer modell 8904A, styres av en datamaskin 1301, Hewlett-Packard modell 330M, til å generere monauralt lydsignal som mates til inngangene 1303, 1304 av to kanaler på en audioforsinkelses-linje 1305, Eventide Precision Delay model PD860. Fra forsinkelseslinje 1305 passerer høyre kanalsignalet til en svitsjbar inverterer 1306 og venstre og høyre signaler passerer så gjennom respektive variable attenuatorer 1307, 1308 og dernest til to ef f ektf orsterkere 1309, 1310 som driver henholdsvis venstre og høyre høyttalere 1311, 1312.

Syntetisator 1302 frembringer jevnt styrte sinusbølgeutbrudd av en hvilken som helst ønsket testfrekvens 1401, under anvendelse av en omhyll ing som vist i fig. 14. Sinusbølgen ledes på under anvendelse av en første lineær sagtannsspenning 1402 av 20 ms varighet, dveler på konstant amplitude 1403 i 45 ms, og ledes så av under anvendelse av en andre lineær sagtannsspenning 1404 med 20 ms varighet. Utbrudd gjentas med intervaller 1405 lik ca. 1-5 sekunder.

I tillegg, under anvendelse av systemet i fig. 13 og bølge-formen i fig. 14, kan den foreliggende oppfinnelse bygge opp en overføringsfunksjon over audiospekteret ved å justere tidsforsinkelsen i forsinkelseslinje 1305 og amplituden ved hjelp av attenuatorer 1307, 1308. En lytter vil foreta justeringen, lytte på lydplasseringen og bestemme om den var på det rette stedet. Dersom så var tilfellet, ville det neste frekvensintervallet bli gransket. Dersom ikke, foretas så ytterligere justering og lytteprosessen gjentas. På denne måte kan overføringsfunksjonen over audiospekteret oppbygges.

Fig. 15 viser en tabell over praktiske data som skal anvendes til å danne en overføringsfunksjon som er egnet til å tillate gjengivelse av lydbilder godt vekk fra retningen for høyt-talerne for flere sinusbølgefrekvenser. Denne tabell kan utvikles akkurat som forklart ovenfor, ved forsøk og feil-lytting. Samtlige av disse bilder ble funnet å være stabile og repeterbare i alle tre lytterom som er detaljert angitt i fig. 5m, for et bredt område av lytterhodestillinger, innbefattende den som direkte vender mot bildet, og for et utvalg av lyttere.

Plasseringen av smalbåndssignaler, som detaljert ovenfor, kan generaliseres på en slik måte at der tillates bredbånds-signaler, som representerer kompliserte kilder, slik som tale og musikk, å bli bildedannet. Dersom differensialamplitudene og f asef orskyvningene for de to kanalene som utledes fra et enkelt inngangssignal angis for samtlige frekvenser gjennom audiobåndet, er den fullstendige overføringsfunksjonen angitt. I praksis trenger man kun uttrykkelig å angi dif-ferensialamplituder og forsinkelser for et antall av frekvenser i det bånd som er av interesse. Amplituder og forsinkelser på hvilken som helst mellomfrekvens, mellom de som er angitt, kan så finnes ved interpolering. Dersom frekvensen, på hvilke responsen er angitt, ikke er for vidt atskilt, og når man tar i betraktning jevnheten eller endringstakten for den sanne respons som er representert, er interpoleringsmetoden ikke for kritisk.

I tabellen i fig. 15 blir amplitudene og forsinkelsene tilført signalet i hver kanal og dette er vist generelt i fig. 16 hvor en separat lydprosessor 1500, 1501 er tilveiebrakt. Enkeltkanalslydsignalet mates inn ved 1502 og mates til begge lydprosessorer 1500, 1501 hvor amplituden og fasen justeres på en frekvensavhengig basis slik at differensialet på venstre og høyre kanalutganger, henholdsvis 1503, 1504, er den korrekte størrelse som ble empirisk bestemt, slik som forklart ovenfor. Kontrollparametrene som mates inn på linje 1505 endrer differensialfase og amplitudejusteringen slik at lydbildet kan være på et forskjellig ønsket sted. Eksempelvis, i en digital realisering kunne lydprosessoren være endelige-impulsrespons (FIR) filtre hvis koeffisienter varieres av styreparametersignalet til å gi forskjellige effektive overføringsfunksjoner.

Systemet i fig. 16 kan forenkles, som vist fra den følgende analyse. Først er kun differansen eller differensialet mellom forsinkelsene hos de to kanaler av interesse. Anta at venstre og høyre kanalsforsinkelser er henholdsvis t(v) og t(h). Nye forsinkelser t'(v) og t'(h) defineres ved å tilføye en hvilken som helst fast forsinkelse t(a), slik at:

Resultatet er at hele effekten høres en tid t(a) senere, eller tidligere hvor t(a) er negativ. Dette generelle uttrykk holder i det spesielle tilfellet hvor t(a) = -t(h).

Ved substituering:

Ved denne transformasjon kan man alltid redusere forsinkelsen i en kanal til null. I en praktisk realisering må man være omhyggelig med å subtrahere ut den mindre forsinkelsen, slik at behovet for en negativ forsinkelse aldri oppstår. Det kan foretrekkes å unngå dette problem ved å etterlate en fast restforsinkelse i en kanal, og å endre forsinkelsen i den andre. Dersom den faste restforsinkelsen er av tilstrekkelig størrelse, trenger den variable forsinkelsen å være negativ.

Dernest trenger man ikke å styre kanalamplitudene uavhengig. Det er en vanlig operasjon innenfor lydingeniørteknikk å endre amplitudene for signaler enten ved forsterkning eller dempning. Så lenge som begge stereokanaler endres med det samme forhold, er der ingen endring i den posisjonsmessige informasjon som bæres. Det er forholdet eller differensialet av amplituder som er viktig og må bevares. Så lenge som dette differensial bevares, er samtlige av effektene og illusjonene i denne beskrivelse fullstendig uavhengig av det totale gjengivelseslydnivå. Følgelig, ved en operasjon tilsvarende den som er detaljert ovenfor for tidsstyring eller fase-kontroll, kan man anbringe all ampiitudestyring i en kanal, hvorved den andre etterlates på en fast amplitude. Igjen kan det være hensiktsmessig å tilføre en fast restdempning til en kanal, slik at alle nødvendige forhold kan oppnås ved dempning av den andre. Full styring er da tilgjengelig under anvendelse av en variabel attenuator i kun én kanal.

Man kan således angi all den ønskede informasjon ved å angi differensialdempningen og forsinkelsen som funksjoner av frekvens for en enkelt kanal. En fast frekvensuavhengig dempning og forsinkelse må angis for den andre kanalen. Dersom disse etterlates uspesifiserte, får man enhets-forsterkning og null forsinkelse.

Således, for en hvilken som helst lydbildeposisjon, og derfor en hvilken som helst venstre/høyre overføringsfunksjon, kan differensialfase og amplitudejustering (filtrering) organiseres alt i en kanal eller den andre eller en hvilken som helst kombinasjon imellom. En av lydprosessorene 1500, 1501 kan forenkles til ikke mer enn en variabel impedans eller til bare en rett ledning. Den kan ikke være en åpen krets. Antar man at fase og amplitudejusteringen utføres i kun én kanal for å gi det nødvendige differensialet mellom de to kanalene, vil overføringsfunksjonene så være representert slik som i fig. 17A og 17B.

Fig. 17A representerer en typisk overføringsfunksjon for differensialfasen for de to kanalene, der den venstre kanalen er uendret og den høyre kanalen gjennomgår fasejustering på en frekvensavhengig basis over audiospekteret. På tilsvarende måte representerer fig. 17B generelt en typisk overførings-funksjon for differensialamplituden av de to kanalene, hvor amplituden for den venstre kanalen er uendret og den høyre kanalen gjennomgår dempning på en frekvensavhengig basis over audiospekteret.

Det vil forstås at lydposisjonene, eksempelvis 1500, 1501 i fig. 16, kan være analoge eller digitale og kan innbefatte noen eller alle av de følgende kretselementer: filtre, forsinkelser, inverterere, summerere, forsterkere og fase-forskyvere. Disse funksjonskretselementer kan organiseres på en hvilken som helst måte som resulterer i overførings-funksjonen.

Flere ekvivalente representasjoner av denne informasjon er mulig, og blir vanlig anvendt i relatert teknikk. Eksempelvis kan forsinkelsen angis som en faseendring på en hvilken som helst gitt frekvens, under anvendelse av ekviva-lensene :

Forsiktighet med anvendelse av denne ekvivalens behøves, fordi den ikke er tilstrekkelig til å angi hovedverdi av fase. Hele fasen kreves dersom ovenstående ekvivalenser skal holde.

En hensiktsmessig representasjon som vanlig anvendes innenfor elektronikkteknikkfaget er den komplekse s-plan-representasjon. Alle filterkarakteristikker som er realiserbare under anvendelse av reelle analoge komponenter (og mange som ikke er dette) kan angis som et forhold mellom to polynomer i Laplace-kompleksfrekvensvariabelen s. Denne generelle form er:

Hvor T(s) er overføringsfunksjonen i s-planet, er Einn(s) og Eut(s) henholdsvis inngangs- og utgangssignalene som funksjoner av s, og teller- og nevnerfunksjonene N(s) og D(s) er av formen:

Det tiltrekkende ved denne angivelse er at den kan være meget kompakt. For å angi funksjonen fullstendig på alle frekvenser, uten behov for interpolering, trenger man kun å angi de n+1 koeffisienter a og de n+1 koeffisienter b. Med disse koeffisienter angitt, kan amplituden og fasen for over-føringsfunksjonen på en hvilken som helst frekvens lett utledes under anvendelse av velkjente fremgangsmåter. En ytterligere attraksjon ved denne angivelse er at den er den form som er mest lett utledbar fra analyse av en analog krets, og står derfor som den mest naturlige, kompakte og vel godtatte metode for å angi overføringsfunksjonen fra en slik krets.

Nok en annen representasjon som er hensiktsmessig for bruk for å beskrive den foreliggende oppfinnelse er z-plan-representasjonen. I den foretrukne utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse vil signalprosessoren bli realisert som digitale filtre for å oppnå fordelen med fleksibilitet. Ettersom hver billedposisjon kan defineres av en overførings-funksjon, trenger man et form for filter der overførings-funksjonen lett og hurtig realiseres med et minimum av begrensninger med hensyn til hvilke funksjoner som kan oppnås. Et fullstendig programmerbart digitalt filter er passende for å tilfredsstille dette krav.

Et slikt digitalt filter kan operere i frekvensområdet, i hvilket tilfelle signalet er først Fourier-omdannet til å bevege dette fra en tidsområderepresentasjon til en frekvens-områderepresentasjon. Filteramplituden og faseresponsen, bestemt ved hjelp av en av ovennevnte fremgangsmåter, blir så tilført frekvensområderepresentasjonen for signalet ved kompleks multiplisering. Til sist blir en invers Fourier-transformasjon tilført, hvilket bringer signalet tilbake til tidsområdet for digital-til-analog omforming.

Alternativt kan man angi responsen direkte i tidsområdet som en reell impulsrespons. Denne respons er matematisk ekvivalent med frekvensområdeamplituden og faseresponsen, og kan oppnås fra denne ved anvendelse av en invers Fourier-transformasjon. Man kan anvende denne impulsrespons direkte i tidsområdet ved å konvolvere denne med tidsområderepresenta-sj onen av signalet. Det kan demonstreres at operasjonen av konvolusjon i tidsområdet er matematisk identisk med multi-plikasjonsoperasjonen i frekvensområdet, slik at den direkte konvolusjon er fullstendig ekvivalent med frekvensområde-operasjonen som er detaljert angitt i foregående avsnitt.

Ettersom samtlige digitale beregninger er diskrete i stedet for kontinuerlige, blir en diskret betegnelse foretrukket for en kontinuerlig. Det er hensiktsmessig å angi responsen direkte i form av koeffisienter som vil bli anvendt i et rekursivt direkte konvolusjonsdigitalt filter, og dette gjøres lett under anvendelse av z-planbetegning som har paralleller til s-planbetegningen. Dersom således T(z) er s-tidsområde-responsekvivalent med T(s) i frekvensområdet: hvor N(z) og D(z) har formen:

I denne betegnelse er koeffisientene c og d tilstrekkelig til å angi funksjonen som a- og b-koeffisientene gjorde i s-planet, slik at lik kompakthet er mulig. Z-planfilteret kan realiseres direkte dersom operatøren z fortolkes slik at

z~<l> er en forsinkelse av n samplingsintervaller.

De spesifiserende koeffisienter c og d er da direkte de multipliserende koeffisienter i realiseringen. Man må begrense spesifiseringen til kun negative potenser av z, ettersom disse tilsvarer positive forsinkelser. En positiv potens av z ville tilsvare en negativ forsinkelse, dvs. en respons før et stimuli ble tilført.

Med disse betegnelser forhånden kan man beskrive utstyr for å tillate bred plassering av lydbilder, slik som tale og musikk. For disse formål kan lydprosessoren, ifølge den foreliggende oppfinnelse, eksempelvis prosessor 802 i fig. 8, foreligge som et variabelt to-baneanalogt filter med variable banekoplingsattenuatorer, slik som i fig. 18A.

I fig. 18A blir et monofont eller monauralt inngangssignal 1601 innmatet til to filtre 1610, 1630 og også til to potensiometre 1651, 1652. Utmatingene fra filtrene 1610, 1630 er forbundet med potensiometerne 1653, 1654. De fire potensiometrene 1651-1654 er anordnet som en såkalt styrespak-styring slik at de kan virke differensielt. En styrespak-akse tillater styring av potensiometre 1651, 1652. Når en beveger seg slik at det føres en større andel av dens innmating til dens utgang, blir den andre mekaniske reversert og fører en mindre andel av sin innmating til sin utgang. Potensiometrene 1653, 1654 blir på tilsvarende måte differensielt operert på en andre uavhengig styrespak-akse. Utgangssignaler fra potensiometerne 1653, 1654 føres til enhetsforsterknings-buffere, respektivt 1655, 1656, hvilke i sin tur driver respektive potensiometere 1657, 1658 som er koplet til å virke sammen. De øker eller minsker andelen av innmating som føres til utgangen i trinn. "Utgangs signal ene fra potensiometrene 1657, 1658 går til en reverserende svitsj 1659, som tillater filtersignalene å bli matet direkte eller ombyttet, til første innganger på summeringselementer 1660, 1670.

Hvert reagerende summeringselement 1660, 1670 mottar på sin andre inngang en utmating fra potensiometere 1651, 1652. Summeringselement 1670 driver inverterer 1690, og svitsj 1691 tillater valg av det direkte eller inverte signal ved punkt 1683. Svitsj 1685 tillater valg av signalet 1683 eller inngangssignalet 1601 som drivsignal til attenuator 1686 som frembringer venstre kanals utmating 1688.

Filtrene 1610 og 1630 er identiske, og ett er vist i detalj i fig. 18B. En enhetsforsterkningsbuffer 1611 mottar inngangssignalet 1601 og er kapasitivt koplet via kondensator 1612 til drivfilterelement 1613. Lignende filterelementer 1614 til 1618 er kaskadekoplet, og sluttfilterelement 1618 er koplet via kondensator 1619 og enhetsforsterkningsbuffer 1620 til drivinverterer 1621. Svitsj 1622 tillater valg av enten utmatingen fra buffer 1620 eller fra inverterer 1621 på filterutgang 1623.

Filterelementer 1613 til og med 1618 er identiske og er vist i detalj i fig. 18C. De avviker kun i verdien av deres respektive kondensator 1631. Inngang 1632 er koplet til kondensator 1631 og motstand 1633 og motstand 1633 er koplet til den inverterende inngang på operasjonsforsterker 1634, hvis utgang 1636 er filterelementutgangen. Tilbakekoplingsmotstand 1635 er koplet til operasjonsforsterker 1634 på vanlig måte. Den ikke-inverterende inngang på operasjonsforsterker 1634 drives fra forbindelsesstedet mellom kondensator 1631 og en av motstandene 1637-1642, slik denne velges av svitsj 1643. Dette filter er et all-pass-filter med en faseforskyvning som varierer med frekvens i henhold til settingen av svitsj 1643.

Tabell 1 opplister verdiene av kondensator 1631 som anvendes i hvert filterelement 1613-1618, og tabell 2 opplister motstandsverdiene som velges av svitsj 1643. Disse motstands-verdier er de samme for alle filterelementer 1613-1618.

En utførelsesform av summeringselementer 1660, 1670 er vist i fig. 18D, der to innganger 1661, 1662 for summering i operasjonsforsterker 1663 resulterer i en enkel utgang 1664. Forsterkninger fra inngang til utgang bestemmes av motstander 1665, 1667 og tilbakekoplingsmotstand 1666. I begge tilfeller drives inngang 1662 fra svitsj 1659, og inngang 1661 fra respektive styrespakepotensiometere 1651, 1652.

Som eksempler på bildeplassering, viser tabell 3 innstilling-er og tilsvarende bildeposisjoner for å "fly" et lydbilde tilsvarende et helikopter på posisjoner godt over planet som innbefatter høyttalerne og lytteren. For å oppnå det ønskede monofonsignal for prosessen ifølge den foreliggende oppfinnelse, ble stereosporene på lydeffektplaten summert. Med utstyret som er vist satt opp som tabulert, projiseres realistiske lydbilder i rom på en slik måte at lytteren oppfatter et helikopter på de tabulerte stedene.

Anmerkning til tabell 3:

Setting av reverserende svitsj 1659 er i begge tilfeller slik at signaler fra element 1657 driver element 1660, og de fra element 1658 driver element 1670.

Ved tilføyelse av to ekstra elementer til de ovenstående kretser, blir en ekstra mulighet for sideveis forskyvning av lytteområdet tilveiebrakt. Det vil imidlertid forstås at dette ikke er vesentlig for skapningen av bilder. De ekstra elementer er vist i fig. 19, hvor venstre og høyre kanaler 1701, 1702 kan leveres fra respektive utganger 1688, 1689 hos signalprosessoren i fig. 16. I hver kanal blir en forsinkelse 1703, 1704 respektivt innført, og utgangssignalene fra forsinkelsene 1703, 1704 blir lydprosessorutmatinger 1705, 1706.

Forsinkelser som introduseres i kanalene ved hjelp av dette tilleggsutstyr er uavhengige av frekvens. De kan således hver fullstendig kjennetegnes ved et enkelt reelt tall. La den venstre kanalens forsinkelse være t(v), og den høyre kanalens forsinkelse t(h). Som i det ovenstående tilfellet er kun differensialet mellom forsinkelsene vesentlig og man kan fullstendig styre utstyret ved å spesifisere differansen mellom forsinkelsene. Ved realisering vil man tilføye en fast forsinkelse til hver kanal for å sikre at minst ingen negativ forsinkelse kreves for å oppnå det ønskede differensial. Man definerer en differensial forsinkelse t(d) som:

Dersom t(d) er null, vil de effekter som frembringes være i alt vesentlig upåvirket av tilleggsutstyret. Dersom t(d) er positiv, vil lytteområdets senter bli forskjøvet sideveis til høyre langs dimensjonen (e) i fig. 3. En positiv verdi av t(d) vil tilsvare en positiv verdi av (e), som betegner forskyvning mot høyre. På tilsvarende måte kan en forskyvning mot venstre, som tilsvarer en negativ verdi av (e) oppnås ved hjelp av en negativ verdi av t(d). Ved hjelp av denne fremgangsmåte kan hele lytteområdet, i hvilket lyttere oppfatter illusjonen, projiseres sideveis til et hvilket som helst punkt mellom eller forbi høyttalerne. Det er lett mulig for dimensjon (e) å overskride halvparten av dimensjon (s), og gode resultater er blitt oppnådd ut til ekstreme for-skyvninger hvor dimensjon (e) er 83 % av dimensjon (s). Dette kan ikke være grensen for teknikken, men representerer grensen for eksperimenteringen i øyeblikket.

Oppfinnelsen kan således oppsummeres som følger:

To ordinære, atskilte høyttalere kan frembringe et lydbilde som synes for lytteren å komme fra et sted som er et annet enn det faktiske stedet for høyttalerne. Lydsignalene behandles i henhold til denne oppfinnelse før de gjengis slik at ikke noe spesielt avspillingsutstyr kreves. Selv om to høyttalere kreves, er den frembragte lyd ikke den samme som vanlig stereofonisk, venstre og høyre lyd, men stereosignaler kan behandles og forbedres i henhold til foreliggende oppfinnelse. Den oppfinneriske lydbehandling involverer å oppdele hvert monaurale eller enkeltkanalssignal i to signaler og så justere differensialfasen og amplituden av de to signalene på en frekvensavhengig basis i henhold til en empirisk utledet overføringsfunksjon. Resultatene av denne behandling er at det tilsynelatende lydkildested kan anbringes etter ønske, forutsatt at overføringsfunksjonen er riktig utledet. Hver overføringsfunksjon har en empirisk utledet fase og amplitudejustering som oppbygges for hvert forutbestemt frekvensintervall over hele lydspekteret og muliggjør et separat lydkildested. Ved å tilveiebringe et passende antall av forskjellige overføringsfunksjoner og å velge disse på tilsvarende måte, kan lydkilden for lytteren synes å bevege seg. Overføringsfunksjonen kan realiseres ved hjelp av analoge kretskomponenter eller det monaurale signalet kan digitaliseres og digitale filtre og lignende anvendes.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for å frembringe og lokalisere et tilsynelatende opprinnelsessted for en valgt lyd fra et elektrisk signal som tilsvarer den valgte lyd i en forutbestemt lokalisert posisjon hvor som helst innenfor et tredimensjonalt rom som inneholder en lytter ved å skille det elektriske signalet i respektive første og andre kanals signaler, å utføre fase- og amplitudeendring på et av nevnte første eller andre kanals signaler, og å tilføre nevnte første og andre kanals signaler til to lydtransdusere, karakterisert ved trinnene: å koble nevnte første og andre kanals signaler til respektive lydprosessorer (1501, 1502) for å endre amplituden og forskyve fasen for begge av nevnte første og andre kanals signaler for suksessive diskrete frekvensbånd over audiospektrumet, med hver suksessive faseforskyvning forskjellig fra den foregående faseforskyvning i forhold til null grader (fig. 17A), hvorved frembringes første og andre kanals modifiserte signaler (1503, 1504) for å skape et fasedifferensial og et amplitudedifferensial mellom de to kanalers modifiserte signaler, og å opprettholde den første kanalens signal separat og vekk fra den andre kanalens signal etter trinnet med endring av amplituden og forskyvning av fasen.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved dessuten trinnet å koble minst et av nevnte første og andre kanals signaler til minst et all-pass-filter (1610, 1630) som inneholder en operasjonsforsterkerdel, idet nevnte filter har en forutbestemt frekvensrespons og topologi som betegnet ved en empirisk utledet overføringsfunksjon T(s) for den Laplace-komplekse frekvensvariable (s).

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at trinnet med å koble minst et av nevnte signaler til minst et filter omfatter å koble nevnte minst ene signal til en kaskadekoblet rekke av filtre (1613-1618).

4 . Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved dessuten trinnet å koble nevnte første og andre kanals modifiserte signaler til et lagringsmedium (805) som er i stand til å regenerere de lagrede signaler på et påfølgende valgt tidspunkt.

5 . Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at respektive lydprosessorer (1501, 1502) har en forutbestemt faseoverføringsfunksjon for å utføre nevnte differensialfaseforskyvning og en forutbestemt ampi itudeoverføringsfunksjon for å utføre nevnte differen-s i alampi i tudeendr ing.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at de suksessive, diskrete frekvensbånd over audiospektrumet velges til å være ved 40 Hz intervaller.

7. System for å kondisjonere et elektrisk signal for å frembringe og lokalisere en lydfølelsesmessig illusjon av et tilsynelatende opprinnelsessted for minst en valgt lyd fra det elektriske signal som tilsvarer den valgte lyd ved en forutbestemt og lokalisert posisjon som befinner seg innenfor et tredimensjonalt rom som inneholder en lytter og ved å skille det elektriske signalet i respektive første og andre kanals signaler, å utføre fase- og amplitudeendring på et av nevnte første og andre kanals signaler, og å mate nevnte første og andre kanals signaler til to lydtransdusere, karakterisert ved at nevnte første og andre kanals signaler er tilkoblet respektive første og andre kanals lydprosessorkretser (1501, 1502), hver for å endre amplituden og forskyve fasen for det respektive elektriske signal i suksessive, diskrete frekvensbånd over audiospektrumet, med hver suksessive faseforskyvning forskjellig fra den foregående faseforskyvning i forhold til null grader (fig. 17A), hvorved frembringes første og andre kanals modifiserte signaler (1503,1504) for å skape et fasedifferensial og et ampiitudedifferensial mellom de to kanalers modifiserte signaler, og at utmatninger fra nevnte behandlingskretser (1501, 1502) opprettholdes adskilte og er tilkoblet de to transduserne.

8. System som angitt i krav 7, karakterisert ved dessuten å innbefatte et lagringssystem (805) som er koblet til behandlingskretsen (802) for å lagre nevnte modifiserte signaler i et medium som er i stand til å regenerere nevnte lagrede signaler ved et påfølgende valgt tidspunkt.

9. System som angitt i krav 7, karakterisert ved at de diskrete frekvensbånd er 40 Hz brede.